Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 17

Mạch khuếch đại ghép trực tiếp Bộ khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (tín hiệu một chiều) làm việc với những tín hiệu có tần số gần bằng không và có đặc tuyến biên độ tần số
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điện tử công nghiệp - chương 17Chương 17: KHẾCH ĐẠI BIẾN THIÊN CHẬM a- Khái niệm chung. Mạch khuếch đại ghép trực tiếp Bộ khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (tín hiệu một chiều)làm việc với những tín hiệu có tần số gần bằng không và có đặctuyến biên độ tần số như hình 2.93. Việc ghép giữa nguồn tín hiệu với đầu vào bộ khuếch đại vàgiữa các tầng không thể dùng tụ hay biến áp vì khi đó đặc tuyếnbiên độ tần số sẽ có dạng như hình 2.76a, tức là f = 0 khi K = 0. Ku f Hình 2.93: Đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại một chiều Để truyền đạt tín hiệu biến đổi chậm cần phải ghép trực tiếptheo dòng một chiều giữa nguồn tín hiệu với mạch vào bộkhuếch đại và giữa các tầng với nhau. Vì ghép trực tiếp nên việcchọn điểm làm việc có đặc điểm riêng so với các bộ khuếch đạiđã khảo sát trước đây. Chẳng hạn, trong bộ khuếch đại ghépđiện dung thì chế độ một chiều của mỗi tầng (chế độ tĩnh) đượcxác định chỉ do những phần tử của tầng quyết định và các thamsố của nó được tính riêng biệt đối với từng tầng. Tụ điện ghéptầng sẽ cách ly thành phần một chiều theo bất kỳ một nguyênnhân nào của tầng này sẽ không ảnh hưởng đến chế độ mộtchiều của tầng kia. Trong bộ khuếch đại ghép trực tiếp, không có chấn tử đểcách ly thành phần một chiều. Vì vậy, điện áp ra không nhữngchỉ được xác định bằng tín hiệu ra có ích mà còn cả tín hiệu giảdo sự thay đổi chế độ một chiều của các tầng theo thời gian,theo nhiệt độ hay 1 nguyên nhân lạ nào khác. Tất nhiên, cần đặcbiệt quan tâm đến những tầng đầu vì sự thay đổi chế độ mộtchiều ở đây sẽ được các tầng sau khuếch đại tiếp tục. Sự thay đổi một cách ngẫu nhiên của điện áp ra trong bộkhuếch đại một chiều khi tín hiệu vào không đổi ∆Uvào = 0 gọilà sự trôi điểm không của bộ khuếch đại. Nguyên nhân trôi là dotính không ổn định của điện áp nguồn cung cấp, của tham sốtranzito và điện trở theo nhiệt độ và thời gian. Gia số của điệnáp trôi ở đầu ra ∆Utr.r được xác định khi ngắn mạch đầu vào bộkhuếch đại (en = 0). 1 Chất lượng bộ khuếch đại một chiều được đánh giá theo điệnáp trôi quy về đầu vào của nó: ∆Utr.v = ∆Utr.r/K, ở đây K là hệsố khuếch đại của bộ khuếch đại. Độ trôi quy về đầu vào đặctrưng cho trị số tín hiệu là ở đầu vào bộ khuếch đại có hệ sốkhuếch đại là K. Khi xác định dải biến đổi của điện áp vào enphải chú ý đến ∆Utr.r sao 2cho ∆Utr.r là một phần không đáng kể so với tín hiệu ra có ích.Tùy thuộc vào yêu cầu của bộ khuếch đại mà trị số nhỏ nhấtcũng phải lớn hơn ∆Utr.v hàng chục hoặc hàng trăm lần. Hình 2.94: Khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm Việc ghép trực tiếp các tầng trong bộ khuếch đại tín hiệubiến thiên chậm quyết định những đặc điểm tính toán chế độtĩnh của nó (điện áp và dòng điện khi en = 0). Tính toán tham sốchế độ tĩnh của tầng phải chú ý đến các phần tử thuộc về mạchra của tầng trước và mạch vào của tầng sau. Dưới đây ta sẽ khảo sát mạch khuếch đại một chiều hình2.94 gồm 3 tầng ghép trực tiếp. Trong sơ đồ này colectơ của Tranzito trước được nối trựctiếp với bazơ của tranzito sau. Khi đó điện trở RE nhờ dòng IEOtạo nên điện áp cần thiết UBEO cho chế độ tĩnh của mỗi tầng.Điều đó đạt được bằng cách tăng điện thế âm trên emitơ củamỗi tranzito. Chẳng hạn, đối với tầng thứ hai UBEO2 = Uc01 - UEO2 = Uco1 – IEO2 RE2 (2-213) 3ở mạch vào bộ khuếch đại (h.2.94a) người ta lắc một nguồnđiện áp bù đầu vào ebv nối tiếp với nguồn tín hiệu vào sao chokhi en = 0, dòng qua nguồn bằng không. Muốn thế phải chọn điệnáp bù ebv bằng UBO1. 4 Có thể tạo ra điện áp bù UBV nhờ RB1 và RB2 theo sơ đồ (h: 2.94b) ở đây EC .RB2 BV =Bo1 = R + R U U B2 B1 Tương tự trên mạch ra, tải Rt (h: 2.94a) mắc vào đường chéomột mạch cầu gồm các phần tử mạch ra tầng cuối và các điện trởR3 R4. Khi đó sẽ đảm bảo điều kiện Ut =0 khi en = 0 điện trở R3 R4 đóng vai trò một bộ phân áp để tạonên điện áp bù bằngUco3 cho mạch ra của tầng khi en = 0. E .R U = C 4 = UCO3 (2-214) br R + 3 R4 Dưới đây sẽ khảo sát các chỉ tiêu đặc trưng cho bộ khuếchđại về dòng xoay chiều (đối với gia số điện áp tín hiệu vào). Nếu chọn R1 và R2 đủ lớn, thì điện trở vào của tầng có thể tính được từ: Rv = rb + (1 + β) (rE + RE) ≈ β1RE (2-215) Để xác định hệ số khuếch đại của mỗi tầng ta giả thiết Rc // Rv = Rc ; Rv1 > Rn khiđó các hệ số khuếch đại tương ứng của mỗi tầng sẽ là: R // R V R R K = C1 =C 1 (2-216) β 2 = C1 1 1 R β 1 E1 1β RE1 V1 .R R // R K 2 = C2 = β R =C (2-217) RV 3 2 β2 R R C2 2β V2 R2 E2 E2 R //(R t + R 3 // R 4 ) R C3 K = C3 = (2-218) β //(Rt + R3 // R 4 ) 3 RE3 3 V3 R 5 Rõ ràng hệ số khuếch đại của từng tầng tỉ lệ nghịch với điện trở emitơ của nó. Điện trở RE1 tính theo chế độ ổn định nhiệt của tầng đầu cótrị ...